专利摘要

本发明提供了一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，为多层套筒结构，从外至内依次为外层、一层以上的吸能护罩层、一层以上的防形变层以及存储层，上述各层均由筒体和封盖组成，各封盖均设有通孔；最外层的吸能护罩层的外壁环套有采编记录器，所述存储层的腔体内部置有单片存储芯，所述单片存储芯通过依次穿过存储层封盖、防形变层封盖以及吸能护罩层封盖上通孔的存储器通信导线束与采编记录器连接，采编记录器再通过穿出外层封盖上通孔的记录器数据接收导线束与外层封盖外部的采集接口和控制接口连接。本发明采用不同等级的防护技术突破了常规整体缓冲灌封难以故障定位和返修的局限，提高了极限力学破坏环境下遥测记录器的可维修性。

权利要求

1.一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，为多层套筒结构，其特征在于：从外至内依次为外层、一层以上的吸能护罩层、一层以上的防形变层以及存储层，上述各层均由筒体和封盖组成，各封盖均设有通孔；最外层的吸能护罩层的外壁环套有采编记录器，所述存储层的腔体内部置有单片存储芯，所述单片存储芯通过依次穿过存储层封盖、防形变层封盖以及吸能护罩层封盖上通孔的存储器通信导线束与采编记录器连接，采编记录器再通过穿出外层封盖上通孔的记录器数据接收导线束与外层封盖外部的采集接口和控制接口连接；所述采编记录器内置有时钟模块和存储有飞行参数的E²PROM存储芯片，采编记录器的逻辑控制核心采用FPGA，其通过场效应管与单片存储芯电源连接。

2.根据权利要求1所述的可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，其特征在于：所述吸能护罩层、防形变层以及存储层均为黄金分割椭球形，其封盖均位于长轴的一端，其中吸能护罩层采用硬铝，防形变层采用45号中碳调质结构钢，存储层采用炮钢。

3.根据权利要求1所述的可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，其特征在于：所述单片存储芯采用FLASH存储芯片，其表面涂覆有保护胶层，通过环氧树脂灌封于存储层内部。

4.根据权利要求1所述的可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，其特征在于：所述防形变层和存储层之间无缝填充有工业毛毡。

5.根据权利要求1所述的可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，其特征在于：所述吸能护罩层的封盖采用旋盖。

6.根据权利要求1所述的可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，其特征在于：所述采编记录器内置有逻辑控制核心FPGA以及与其连接的E2PROM存储芯片和时钟模块。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，属于航天遥测技术领域。

背景技术

航天遥测系统通常采用无线电通讯方式获取飞行器在发射飞行试验中的各种动态参数，但是飞行器的电波信号在发射筒中和在稠密大气层的“黑障区”中会受到严重衰减而无法通信。同时随着不断增加的测试需求，飞行器在发射飞行试验中的动态参数测试呈井喷式增长，有限带宽的无线电遥测无法传输如此众多的宽带速变参量。在此情况下，可回收式遥测记录器成为获取动态测试参数的重要技术途径。但是当飞行器在诸如从万米高空外加速坠落、侵彻混凝土等极限工作条件下试验时，恶劣的大过载、高撞击力学环境常常使得飞行器在试验中承受了上万个g值的巨大撞击。此时常规遥测记录器的外部结构和内部电路常常遭受到毁灭性破坏而无法读取出所存储的飞行试验数据，最终导致整个发射试验不能够取得圆满成功。目前主要是通过将遥测记录器电路模块四周填充缓冲灌封材料等技术手段使其具备一定的抗撞击和抗振动能力，该方法最大的缺陷在于缓冲灌封材料将电路和壳体固化为一个整体导致无法故障定位和修复，一旦内部任何电路部分出现问题就会导致整个记录器的报废。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，在优化电路体系架构的基础上，采用不同等级的防护技术突破了常规整体缓冲灌封难以故障定位和返修的局限，有力提高了应用在极限力学破坏环境下遥测记录器的可维修性，能够满足目前可回收式遥测记录器在大过载、高撞击恶劣力学环境下兼顾可维修性的高可靠性需求。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，为多层套筒结构，从外至内依次为外层、一层以上的吸能护罩层、一层以上的防形变层以及存储层，上述各层均由筒体和封盖组成，各封盖均设有通孔；最外层的吸能护罩层的外壁环套有采编记录器，所述存储层的腔体内部置有单片存储芯，所述单片存储芯通过依次穿过存储层封盖、防形变层封盖以及吸能护罩层封盖上通孔的存储器通信导线束与采编记录器连接，采编记录器再通过穿出外层封盖上通孔的记录器数据接收导线束与外层封盖外部的采集接口和控制接口连接。

所述采编记录器内置有时钟模块和存储有飞行参数的E²PROM存储芯片，采编记录器的逻辑控制核心采用FPGA，其通过场效应管与单片存储芯电源连接。

所述吸能护罩层、防形变层以及存储层均为黄金分割椭球形，其封盖均位于长轴的一端，其中吸能护罩层采用硬铝，防形变层采用45号中碳调质结构钢，存储层采用炮钢。

所述单片存储芯采用FLASH存储芯片，其表面涂覆有保护胶层，通过环氧树脂灌封于存储层内部。

所述防形变层和存储层之间无缝填充有工业毛毡。

所述吸能护罩层的封盖采用旋盖。

所述采编记录器内置有逻辑控制核心FPGA以及与其连接的E2PROM存储芯片和时钟模块。

本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：

(1)本发明的一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器将传统的一体式采编器分解成防护权重不同的采编记录器和单片存储芯装置，采编记录器不仅完成多路模拟和数字信号的转换和采集编码工作，而且负责单片存储芯器的读写记录任务，在遥测记录器中属于核心控制装置，只满足常规力学环境性能指标，单片存储芯装置只包含有非易失性大容量FLASH存储芯片及附属接口保护电路，被动地接收采编记录器的读、写和擦除操作，在遥测记录器中属于回收保护装置，要求在上万个g值的撞击能量下保持数据的完整性；

(2)本发明的一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器的吸能护罩层、防形变层以及存储层从物理结构上采用阶梯套娃吸能二级防护，它采用硬铝-中碳调质结构钢-高强度炮钢由外到内强度和刚度阶梯渐进增大的遥测记录器套娃—护罩套娃—存储套娃顺序，既利用外层套娃在撞击过程中的弹塑性变形吸收撞击动能，又利用内层套娃近乎理想刚体的性质在撞击过程中保持外形的基本不变，在高g值加速度撞击下能够实现单芯片存储器中的FLASH存储芯片保持结构的完整性和电性能的完好性；

(3)本发明的一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器的吸能护罩层、防形变层均采用加工性和空间利用率更好的高强度炮钢黄金分割椭球结构，通过短轴和长轴0.618:1的黄金比例关系在有限空间下获得最佳的抗冲击效果，与圆球形相比，解决了圆球形外鼓体积过大而不利于有限空间条件下的安装问题，综合优化性能与结构的关系；

(4)本发明的一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器的采用黄金分割椭球存储套娃-工业毛毡-护罩套娃-采集编码与存储控制电路模块-外壳套娃的阶梯状结构实现抗高g值加速度撞击，吸能护罩层与外层之间只有采编记录器的电路模块，不采用灌封胶填充工艺，当故障诊断定位到采编记录器时，相关的电路模块能够即刻予以检测返修并更换；当故障诊断定位到单片存储芯时，能够直接将只包含FLASH存储芯的黄金分割椭球存储层取出予以置换即可，易于维修更换；

(5)本发明的一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器的采编记录器内置采编记录器内置有逻辑控制核心FPGA以及与其连接的E²PROM存储芯片和时钟模块，为实现控制提供硬件支持：装订有飞行参数表的E²PROM存储芯片，它可以根据不同飞行器烧写相应不同飞行参数的数值，采编记录器的逻辑控制核心FPGA能够通过I2C总线读取E²PROM所存储的参数表，进而自动精确计算出飞行时间与行程的关系；采编记录器内置有高精度、低温漂时钟模块，在FPGA接收到飞行器“起飞”指令后被中断逻辑单次触发，启动时钟模块计时工作，并根据飞行行程所确定的时刻在高g值加速度撞击之前向FPGA发出中断指令，FPGA马上响应该中断并控制场效应管切断单芯片存储器的供电回路，使单芯片存储器瞬态断电，在随后的高g值加速度撞击下处于不带电状态，大大提升了自身的抗撞击性能。

附图说明

图1是本发明的可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器的结构示意图。

图2是FLASH存储芯断电保护关键电气原理示意图。

图3是回收后的FLASH存储芯读数示意图。

图4是单片存储芯电气原理示意图。

图中：1-采集接口，2-吸能护罩层，3-记录器数据接收导线束，4-采编记录器，5-控制接口，6-外层封盖，7-吸能护罩层封盖，8-防变形层封盖，9-存储层封盖，10-单片存储芯，11-存储层，12-防变形层，13-存储器通信导线束，14-外层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器，参照图1，为多层套筒结构，从外至内依次为外层14、一层以上的吸能护罩层2、一层以上的防形变层12以及存储层11，上述各层均由筒体和封盖组成，各封盖均设有通孔；最外层的吸能护罩层的外壁环套有采编记录器4，所述存储层11的腔体内部置有单片存储芯10，所述单片存储芯10通过依次穿过存储层封盖9、防形变层封盖8以及吸能护罩层封盖7上通孔的存储器通信导线束13与采编记录器4连接，采编记录器4再通过穿出外层封盖6上通孔的记录器数据接收导线束3与外层封盖外部的采集接口1和控制接口5连接。

所述采编记录器内置有时钟模块和存储有飞行参数的E²PROM存储芯片，采编记录器的逻辑控制核心采用FPGA，其通过场效应管与单片存储芯电源连接。

所述吸能护罩层、防形变层以及存储层均为黄金分割椭球形，其封盖均位于长轴的一端，其中吸能护罩层采用硬铝，防形变层采用45号中碳调质结构钢，存储层采用炮钢。

所述单片存储芯采用FLASH存储芯片，其表面涂覆有保护胶层，通过环氧树脂灌封于存储层内部。

所述防形变层和存储层之间无缝填充有工业毛毡。

所述吸能护罩层的封盖采用旋盖。

所述采编记录器内置有逻辑控制核心FPGA以及与其连接的E2PROM存储芯片和时钟模块。

参照图4，本发明的单片存储芯采用K9FXG08FLASH RAM，通过两个电气接口与外部通信。其中一个是“FLASH-RAM”接口，用于存储外部的采集信号；另一个接口是“FLASH-RAM BACKUP”接口，用于试验结束后的回收读数。

图2是本发明的FLASH存储芯断电保护关键电气原理示意图，它利用光电耦合器隔离并接收飞行器的“起飞”指令，通过I²C总线读取E²PROM存储芯片预置的时间参数，在高精度低温漂时钟模块的计时下控制P沟道绝缘栅型场效应管(JFET)源级S和漏极D的通断状态，进而实现对存储模块电源的控制。

图3是本发明的FLASH存储芯回收读数示意图。计算机通过USB电缆与专用读数装置的USB接口相连，专用读数装置通过读数连接线将图1存储套娃中FLASH存储芯的“FLASH-RAM BACKUP”接口与它的读数接口相连。当包含有单芯片存储器的存储套娃从套娃式多介质防护抗撞击遥测记录器中取出后，在专用读数装置的控制下将存储的试验数据送入计算机中，完成整个数据的回收。

以下为本发明一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器的工作过程：

可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器在飞行器的整个试验过程中承受的最恶劣力学环境来源于飞行器飞行末端的爆炸分解或撞击侵彻硬目标。如图2所示，飞行器刚开始起飞时，“起飞”指令经光电耦合器隔离后可靠地输出至FPGA。FPGA随之读取E²PROM存储芯片内置的时间参数值，并依低温漂时钟模块的精确计时在预定的时刻将输出至场效应管栅极G的电平由“0”改变为“1”，使得源级S和漏极D之间由“截止”状态切换为“导通”状态，遥测记录器电源经场效应管输出至存储层中的单片存储芯电路，单片存储芯开始加电存储数据。同时采编记录器的定时模块启动计时，开始采样、模数转换和数字编码来自于可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器的采集接口的电气信号，并将编码后的二进制数据流写入单片存储芯电路中，整个系统进入采编存储的工作状态。

当采编记录器中的定时模块满足飞行器飞行时间的边界条件后，触发存储层断电控制模块，场效应管栅极G的电平由“1”改变为“0”，使得源级S和漏极D之间由“导通”状态切换为“截止”状态，切断存储套娃的供电回路。存储套娃中的存储介质为非易失FLASH存储芯片，在没有供电的条件下不再继续记录数据，转为保持存储当前试验数据的掉电状态，为存储芯片的抗撞击奠定了可靠的电气基础。

飞行器在试验末段因爆炸或撞击解体时，遥测记录器随所安装舱段遭受的巨大撞击而发生变形、烧蚀和解体。如图1所示，首先遭受硬破坏的是遥测记录器外层及其顶盖，它们通过超硬铝合金的大位移扭曲形变和材料断裂实现大量撞击能量的吸收。外层的破坏形变直接导致采集编码与存储控制电路模块的毁灭性损坏，它以损毁的方式吸收了少量的撞击能量。采用中碳调质结构钢加工成的吸能护罩层在外层和采集编码与存储控制电路模块的缓冲隔离下通过结构的形变进一步吸收相应的巨大撞击能量，但依靠自身强度和硬度使得变形量远小于外层。紧裹黄金分割椭球形的存储层的毛毡利用自身可碾压延伸特性将吸能护罩层的形变转移为自身几何厚度的扁平化，防止吸能护罩层的硬形变对最核心存储层造成挤压损伤。最核心也是最小的的存储层采用远高于吸能护罩层强度的炮钢结构，在吸能护罩层和防形变毛毡发生挤压变形的条件下，利用自身的弧形外表面和转动位移与滚动位移，使被撞击点由孤立的点转为大块的弧面，分散撞击的力量，自适应成稳定状态，仍然保持结构的基本不变形或微变形，达到承受上万个g值的巨大撞击下内部FLASH存储芯电路模块不会变形破坏的目的。

存储层中的FLASH存储芯电路模块采用环氧树脂灌封的方式固定在腔体中，既能够滤除掉高频的电气干扰，又达到无螺钉硬连接的装配方式，节省了腔体空间。回收后，吸能护罩层与外层之间只有采编记录器的电路模块，不采用灌封胶填充工艺，当故障诊断定位到采编记录器时，相关的电路模块能够即刻予以检测返修并更换；当故障诊断定位到单片存储芯时，能够直接将只包含FLASH存储芯的黄金分割椭球存储层取出予以置换即可，易于维修更换。

一种可维修抗高g值加速度撞击的遥测记录器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。